專利名稱：硅氧烷基樹脂及用其制造的半導(dǎo)體的層間絕緣膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種硅氧烷基樹脂及用其制造的半導(dǎo)體的層間絕緣膜(interlayer insulating film)。更具體地，本發(fā)明涉及一種具有全新結(jié)構(gòu)的硅氧烷基樹脂，其可以用來制造半導(dǎo)體的層間絕緣膜。
背景技術(shù)：
隨著多級集成電路器件中電路密度的增加，器件的性能開始依賴于線路速率(line rate)。所以，需要通過降低器件中的絕緣膜的容量的方法來降低線路的電阻和電容。具體地，美國專利US3615272、4399266、4756977和US4999397公開了使用聚倍半硅氧烷，通過SOD(旋涂沉積)法來制造絕緣膜，該聚倍半硅氧烷具有2.5～3.1的介電常數(shù)和良好的平坦化性質(zhì)。
氫化倍半硅氧烷及其制備方法在本領(lǐng)域是公知的。美國專利US3615272公開了制備完全縮合的可溶性氫化倍半硅氧烷樹脂的方法，該方法包括通過在硫酸介質(zhì)中縮合三氯甲烷硅，然后用水或硫酸的水溶液洗滌生成的樹脂的步驟。美國專利US5010159也公開了合成可溶的、縮合的氫化硅樹脂的方法，其包含在含有芳基磺酸水合物的水解介質(zhì)中水解氫化硅烷以及使得到的樹脂與中和劑接觸的步驟。美國專利US6232424描述了高可溶的硅樹脂組合物，具有非常好的溶液穩(wěn)定性，該硅樹脂組合物是通過在水及催化劑存在下，水解和縮聚四烷氧基硅烷、有機(jī)硅烷和有機(jī)三烷氧基硅烷的單體來制備的。美國專利US6000339描述了有助于改進(jìn)對氧等離子體的抵抗、物理性質(zhì)以及涂層膜的厚度的二氧化硅基的化合物，可以在水和催化劑存在下，使選自烷氧基硅烷、含氟烷氧基硅烷和烷基烷氧基硅烷的單體與鈦或鋯-醇鹽化合物反應(yīng)而獲得。美國專利US5853808描述了有助于形成富SiO2陶瓷涂層的硅氧烷和倍半硅氧烷聚合物，該聚合物可以通過水解和縮聚具有有β-取代的烷基的有機(jī)硅烷來制備。同時，EP0997497A1公開了包含單、二、三、四烷氧基硅烷的烷氧基硅烷和三烷氧基硅烷二聚物某種結(jié)合的水解和縮聚，可以提供用于絕緣膜的樹脂材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的特征在于制造具有優(yōu)越的機(jī)械性能和非常低的介電常數(shù)(verylow dielectric constant)的硅氧烷基樹脂，和使用該硅氧烷基樹脂形成低介電絕緣膜。
一方面，本發(fā)明涉及了一種硅氧烷基樹脂，其通過在有機(jī)溶劑中及，在酸或堿催化劑和水存在下，水解和縮合下面式1的具有放射結(jié)構(gòu)(radialstructure)的硅烷基單體和選自下面式2～4中的至少一種單體來制備式1Si[(CH2)kSiY1Y2Y3]4其中，k是1到10的整數(shù)；Y1、Y2和Y3獨立地為C1-C3烷基，C1-C10烷氧基、或鹵素原子，條件是它們中至少有一個是可以水解的；式2 其中，R1是C1-C3烷基或C6-C15芳基；X1、X2和X3獨立地為氫原子、C1-C3烷基、C1-C10烷氧基、或鹵素原子，條件是它們中至少有一個是可以水解的；m是0-10的整數(shù)；以及p是3-8的整數(shù)；式3
其中，R2是C1-C3烷基或C6-C15芳基；X4是氫原子或C1-C10烷氧基；Y1是氫原子、C1-C3烷基或C1-C10烷氧基；以及n是0-10的整數(shù)；式4R3SiX5X6X7其中，R3是C1-C3烷基或C6-C15芳基；X5、X6和X7獨立地為氫原子、C1-C3烷基、C1-C10烷氧基或鹵素原子，條件是它們中至少有一個是可以水解的。
另一方面，本發(fā)明還涉及制備半導(dǎo)體的層間絕緣膜的方法，該方法包括下列步驟通過將硅氧烷基樹脂溶解在有機(jī)溶劑中，提供樹脂溶液；用該樹脂溶液涂布硅片；熱固化得到的涂層膜。
本發(fā)明的再一方面涉及使用上述的硅氧烷基樹脂制造的層間絕緣膜。
優(yōu)選實施方式下文中，將在實施例中詳細(xì)解釋本發(fā)明。
本發(fā)明是通過縮合式1的放射(radial)硅烷基單體和選自式2-4的化合物中的至少一種化合物，來制備高溶解性的硅氧烷基樹脂。
該硅氧烷基樹脂具有3.0或更低的介電常數(shù)，所以它很適合于低介電的涂層膜。
而且，本發(fā)明還提供了通過用含有上述硅氧烷基樹脂的溶液涂布硅片，該硅氧烷基樹脂在有機(jī)溶劑中，并熱固化得到的涂層膜，而制備絕緣膜的方法。
同時，根據(jù)本發(fā)明，將成孔劑(porogen)和本發(fā)明的硅氧烷基樹脂結(jié)合使用將進(jìn)一步降低最終的絕緣膜的介電常數(shù)至2.5或更低。
式1Si[(CH2)kSiY1Y2Y3]4其中，k是1到10的整數(shù)；
Y1、Y2和Y3獨立地為C1-C3烷基，C1-C10烷氧基或鹵素原子，條件是它們中至少有一個是可以水解的。
式2 其中，R1是C1-C3烷基或C6-C15芳基；X1、X2和X3獨立地為氫原子、C1-C3烷基、C1-C10烷氧基或鹵素原子，條件是它們中至少有一個是可以水解的；m是0-10的整數(shù)；以及p是3-8的整數(shù)。
式3 其中，R2是C1-C3烷基或C6-C15芳基；X4是氫原子或C1-C10烷氧基；Y1是氫原子、C1-C3烷基或C1-C10烷氧基；以及n是0-10的整數(shù)。
式4R3SiX5X6X7其中，R3是C1-C3烷基或C6-C15芳基；X5、X6和X7獨立地為氫原子、C1-C3烷基、C1-C10烷氧基或鹵素原子，條件是它們中至少有一個是可以水解的。在制備這種硅氧烷基樹脂時，以摩爾比為1∶99-99∶1混合式1單體和選自式2-4表示的化合物中的單體。
用于制備本發(fā)明的硅氧烷基樹脂的優(yōu)選的酸或堿催化劑可以列舉但不限于鹽酸、硝酸、苯磺酸、草酸、甲酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉、三乙胺、碳酸氫鈉和吡啶。使用該催化劑，使得催化劑與單體的摩爾比為0.000001∶1-10∶1。
在本發(fā)明的硅氧烷基樹脂的制備中，相對于1摩爾的單體，水的用量為1-1000摩爾，使得水與單體的摩爾比為1∶1-1000∶1。
在本發(fā)明的硅氧烷基樹脂的制備中，使用的有機(jī)溶劑的非限定性實例包括脂肪族烴溶劑，如己烷；芳烴溶劑，如苯甲醚、1，3，5-三甲基苯和二甲苯；酮類溶劑如甲基異丁基酮、1-甲基-2-吡咯烷酮(pyrrolidinone)、環(huán)己酮和丙酮；醚類溶劑如四氫呋喃和異丙醚；乙酸酯類溶劑如乙酸乙酯、乙酸丁酯和丙二醇甲基醚乙酸酯；醇類溶劑如異丙醇和丁醇；酰胺類溶劑如二甲基乙酰胺和二甲基甲酰胺；硅類溶劑及其混合物。
根據(jù)本發(fā)明，在0-200℃，優(yōu)選50-110℃下，進(jìn)行水解和縮聚反應(yīng)0.1-100小時，優(yōu)選5-48小時。
這樣制備的硅氧烷基樹脂的Mw為3000-300,000。在所有端基中Si-OR含量超過5摩爾％。
本發(fā)明還提供了使用本發(fā)明的硅氧烷基樹脂形成用于半導(dǎo)體器件的層間絕緣膜的方法。該絕緣膜具有低于3.0的低介電性質(zhì)，而且顯示出卓越的機(jī)械性能和耐熱性能。根據(jù)本發(fā)明，這種絕緣膜是通過用含有本發(fā)明的硅氧烷基樹脂的溶液涂布硅片，該硅氧烷基樹脂溶在有機(jī)溶劑中，并熱固化得到的涂層膜而獲得的。也就是說，將溶解在有機(jī)溶劑中的本發(fā)明的硅氧烷基樹脂涂布到基材上。然后，通過簡單常溫干燥，或在接下來的熱固化步驟的開始，通過使基材處于真空條件或在200℃或更低溫度下適度加熱，蒸發(fā)有機(jī)溶劑，使得樹脂涂層膜可以沉積在基材的表面上。由此，通過在150～600℃，優(yōu)選200～450℃加熱基材1～150分鐘，使樹脂涂層膜固化，以便獲得不溶、無裂紋膜。如在此使用的，“無裂紋膜”指沒有任何使用光學(xué)顯微鏡，在放大率1000X下可以觀察到裂紋的膜。如在此使用的，“不溶膜”指基本不溶于被描述用于溶解本發(fā)明的硅氧烷基樹脂的任何溶劑的膜。
根據(jù)本發(fā)明，成孔劑(porogen)與本發(fā)明的硅氧烷基樹脂結(jié)合使用，可以進(jìn)一步降低最終絕緣膜的介電常數(shù)至2.50或更低。如在此使用的，“成孔劑”指產(chǎn)生孔的(pore-generating)任何化合物。在使用成孔劑的情況下，需要加熱樹脂膜至成孔劑的分解溫度上的附加步驟，使得成孔劑可以分解。
用于本發(fā)明的成孔劑可以是本領(lǐng)域眾所周知的任何產(chǎn)生孔的化合物，其非限定性實例為環(huán)糊精、聚己內(nèi)酯，及其衍生物?；诠柩跬榛鶚渲墓腆w含量，以1～70重量％的含量混合成孔劑。
溶解硅氧烷基樹脂或成孔劑，來提供液態(tài)涂布組合物的溶劑的非限定性實例優(yōu)選為脂肪族烴溶劑，如己烷；芳烴溶劑，如苯甲醚、1，3，5-三甲苯和二甲苯；酮類溶劑如甲基異丁基酮、1-甲基-2-吡咯烷酮、環(huán)己酮和丙酮；醚類溶劑如四氫呋喃和異丙醚；乙酸酯類溶劑如乙酸乙酯、乙酸丁酯和丙二醇甲基醚乙酸酯；醇類溶劑如異丙醇、丁醇；酰胺類溶劑如二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺；硅類溶劑及其混合物。
在液體涂布組合物的制備中，包含硅氧烷基樹脂和成孔劑的固體成分優(yōu)選為全部組合物的5-70重量％。而有機(jī)溶劑的用量應(yīng)足以將包含硅氧烷基樹脂和成孔劑的固體成分均勻涂布到晶片(wafter)的表面。有機(jī)溶劑的用量應(yīng)該為液體涂布組合物的20-99.9重量％，優(yōu)選為70-95重量％。如果在液體涂布組合物中有機(jī)溶劑的含量低于20重量％，那么就會有部分的硅氧烷基樹脂沒有被溶解。相反，如果有機(jī)溶劑的含量高于99.9重量％，最終樹脂膜的厚度將薄至1000?；蚋　?br> 在本發(fā)明中，可以使用本領(lǐng)域中公知的各種涂布方法，將由此獲得的液態(tài)涂布組合物涂布到硅片上?？捎糜诒景l(fā)明的涂布方法的非限定性實例包括旋涂、浸涂、噴涂、流涂(flow coating)和絲網(wǎng)印刷，同時最優(yōu)選旋涂。
下文中，參考下面的實施例，可以更清楚地理解本發(fā)明。應(yīng)該理解，下面的實施例并不被解釋為以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
實施例1單體的合成實施例1-1單體(A)的合成單體(A)Si[CH2CH2SiCH3(OCH3)2]4將73.384毫摩爾(10.0克)四乙烯基硅烷和0.2克的鉑(0)-1，3-二乙烯基-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷的絡(luò)合物(二甲苯中的溶液)引入燒瓶中，用300毫升的四氫呋喃稀釋。然后，燒瓶冷卻到-78℃，緩慢加入322.888毫摩爾(37.145克)的二氯甲基硅烷，然后反應(yīng)溫度逐步的回升到室溫，反應(yīng)在室溫下繼續(xù)進(jìn)行40個小時，然后在0.1托的減壓下將反應(yīng)混合物中的揮發(fā)材料除去。向反應(yīng)混合物中加入100毫升的己烷并且攪拌一個小時，然后用硅藻土過濾，得到無色澄清的溶液。然后在0.1托的減壓下從得到的溶液中除去己烷，得到由下面分子式表示的液態(tài)化合物Si[CH2CH2SiCH3Cl2]416.778毫摩爾(10.0克)的上述液體化合物用500毫升的四氫呋喃稀釋，向其中加入150.999毫摩爾(15.28克)的三乙胺。然后，將反應(yīng)溫度冷卻到-78℃，向反應(yīng)溶液中緩慢的加入150.999毫摩爾(4.83克)的甲醇，然后反應(yīng)溫度逐漸回升到室溫。反應(yīng)在室溫下繼續(xù)進(jìn)行15小時，然后用硅藻土過濾，然后在大約0.1托的減壓下，將揮發(fā)材料從濾出液中蒸出。
將所得溶液中加入100毫升的己烷并攪拌1小時，然后用硅藻土過濾。將攪拌溶液過濾得到的濾出液置于減壓下除去己烷，得到單體(A)的無色液體。溶解在CDCl3的單體(A)的NMR分析的結(jié)果如下1H NMR(300MHz)數(shù)據(jù)；δ0.09(s，12H，4×-CH3)，0.48-0.54(m，16H，4×-CH2CH2-)，3.53(s，24H，4×-[OCH3]2)實施例1-2單體(B)的合成單體(B) 29.014毫摩爾(10.0克)的2，4，6，8-四甲基-2，4，6，8-四乙烯基環(huán)四硅氧烷和0.164克的鉑(O)-1，3-二乙烯基-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷的絡(luò)合物(二甲苯中的溶液)引入燒瓶中，用300毫升的二乙醚稀釋。然后，燒瓶冷卻到-78℃，緩慢的加入127.66毫摩爾(17.29克)的三氯硅烷，隨后反應(yīng)溫度逐步的回升到室溫。反應(yīng)在室溫下繼續(xù)進(jìn)行40個小時，然后在0.1托的減壓下從反應(yīng)混合物中除去揮發(fā)材料。所得溶液中加入100毫升的己烷并且攪拌1小時，然后用硅藻土過濾。在0.1托的減壓下，將攪拌溶液過濾得到的濾出液減壓除去其中的己烷，得到由下式代表的液體化合物
11.28毫摩爾(10.0克)上述液態(tài)化合物用500毫升的四氫呋喃稀釋，向其中加入136.71毫摩爾(13.83克)的三乙胺。然后，將反應(yīng)溫度降到-78℃，向反應(yīng)溶液中緩慢加入136.71毫摩爾(4.38克)的甲醇，隨后反應(yīng)溫度逐步的回升到室溫。反應(yīng)在室溫下繼續(xù)進(jìn)行15個小時，用硅藻土過濾反應(yīng)溶液，然后在0.1托左右的減壓下從濾出液中除去揮發(fā)材料。向剩下的濾出液中加入100毫升的己烷并且攪拌1小時，然后用硅藻土過濾。向得到的濾出液中再加入5克活性炭，繼續(xù)攪拌10小時，然后用硅藻土過濾。然后，減壓下從濾出液中除去己烷，得到單體(B)的無色液體。溶解在CDCl3的單體(B)的NMR分析結(jié)果如下1H NMR(300MHz)數(shù)據(jù)；δ0.09(s，12H，4×-CH3)，0.52-0.64(m，16H，4×-CH2CH2-)，3.58(s，36H，4×-[OCH3]3)實施例1-3硅氧烷基單體(C)的合成單體(C) 249.208毫摩爾(10.0克)的1，3-二氯四甲基二硅氧烷引入燒瓶中，用500毫升的四氫呋喃稀釋。隨后將燒瓶冷卻到-78℃，加入108.212毫摩爾(10.95克)的三乙胺。然后，向燒瓶中緩慢的加入107.990毫摩爾(3.46克)甲醇，隨后反應(yīng)溫度逐步的回升到室溫。反應(yīng)在室溫下繼續(xù)進(jìn)行15個小時，將反應(yīng)溶液用硅藻土過濾。然后在0.1托左右的減壓下從濾出液中除去揮發(fā)材料。在剩下的濾出液中加入100毫升己烷，并且攪拌1小時，然后用硅藻土過濾。在減壓下，從濾出液中除去己烷，得到無色液體。通過該液體的簡單蒸餾得到無色液態(tài)單體(C)。溶解在CDCl3的單體(C)的NMR分析的結(jié)果如下1H NMR(300MHz)數(shù)據(jù)；δ0.068(s，12H，4×-CH3)，3.45(s，6H，2×-OCH3)實施例1-4硅氧烷基單體(D)的合成單體(D) 單體(D)的合成和實施例1-2中的方式相同，只是1，3-二氯四甲基二硅氧烷被1，5-二氯六甲基三硅氧烷代替。
由此制備并溶解在CDCl3的單體(D)的NMR分析結(jié)果如下1H NMR(300MHz)數(shù)據(jù)；δ 0.068(s，18H，6×-CH3)，3.45(s，6H，2×-OCH3)實施例1-5硅氧烷基單體(E)的合成單體(E) 單體(E)的合成和實施例1-2中的方式相同，只是1，3-二氯四甲基二硅氧烷被1，7-二氯八甲基四硅氧烷代替。
由此制備并溶解在CDCl3的單體(D)的NMR分析的結(jié)果如下1H NMR(300MHz)數(shù)據(jù)；δ0.068(s，24H，8×-CH3)，3.45(s，6H，2×-OCH3)實施例1-6硅氧烷基單體(F)
單體(F) 使用從Sigma.Aldrich Co.，USA公司購買的單體(F)。
實施例1-7硅氧烷基單體(G)單體(G)CH3Si(OCH3)3使用從Sigma.Aldrich Co.，USA公司購買的單體(G)。
實施例2硅氧烷樹脂的合成將具有與有機(jī)基團(tuán)相連的放射結(jié)構(gòu)的硅氧烷基單體(A)和單體(B)～(G)中的至少一種單體放入燒瓶中，用四氫呋喃來稀釋，四氫呋喃量為燒瓶中單體總量的15倍。隨后將燒瓶冷卻到-78℃。在-78℃，向燒瓶中加入預(yù)定量的鹽酸(HCl)和水，隨后反應(yīng)溫度逐步的回升到70℃。在70℃下反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行20小時。反應(yīng)完全后將反應(yīng)混合物移入分液漏斗，然后加入與前面稀釋單體使用的四氫呋喃等量的二乙醚和四氫呋喃。然后，進(jìn)行三次洗滌，每次用達(dá)到分液漏斗中的總?cè)芤毫康?/10的水。洗滌之后，從剩余的溶液中蒸去揮發(fā)材料，得到白色粉末狀的聚合物。將粉末完全溶解于少量丙酮中形成澄清的溶液，該溶液通過0.2微米的注射式過濾器(syringe filter)進(jìn)行過濾以除去雜質(zhì)，得到澄清的濾液。然后緩慢加入去離子水。結(jié)果形成白色粉狀物質(zhì)，將將該物質(zhì)從液相(丙酮和水的混合溶液)分離，并且在0～20℃溫度下和大約0.1托的減壓下干燥10小時，形成分級的(fractionated)硅氧烷基樹脂。
表1

實施例3成分分析如下所述，對實施例2中得到的各個硅氧烷基樹脂進(jìn)行了Si-OH、Si-OCH3、Si-CH3含量的分析。結(jié)果如下表2

注使用核磁共振分析儀(Bruker Co.)分析Si-OH、Si-OCH3、Si-CH3含量，并使用如下的公式計算Si-OH(％)＝(Si-OH)面積÷[(Si-OH)面積+(Si-OCH3)面積/3+(Si-CH3)面積/3]×100，Si-OCH3(％)＝(Si-OCH3)面積/3÷[(Si-OH)面積+(Si-OCH3)面積/3+(Si-CH3)面積/3]×100，Si-CH3(％)＝(Si-CH3)面積/3÷[(Si-OH)面積+(Si-OCH3)面積/3+(Si-CH3)面積/3]×100。
實施例4薄膜厚度和折射率的測量實施例2中得到的硅氧烷基樹脂及其與七(2，3，6-三-O-甲氧基)-β-環(huán)糊精的混合物分別溶解于丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)，使得獲得的液態(tài)涂布組合物中固體的最終濃度為25重量％。然后，涂布組合物各自在硅片上旋涂30秒，保持旋轉(zhuǎn)速度3000rpm。在氮氣氛下，在熱盤上(hot plate)相繼軟烘焙(在100℃下1分鐘，在250℃下又1分種)，以便充分蒸發(fā)有機(jī)溶劑。之后，溫度以3℃/分鐘的速度，在真空條件下升高到420℃，在此溫度下，使涂層膜固化1小時，得到試驗片。
如此制備的試驗片各自分析膜厚和折射率。分別用剖面測量儀(profiler)和棱鏡偶合器(prism coupler)在每個試樣片的5個不同點上測量膜厚和折射率。平均厚度和折射率連同其均勻性一起在表3示出。
表3

實施例5介電常數(shù)的測量摻雜硼的P型硅片用3000的熱氧化硅膜涂布，接著使用金屬蒸發(fā)器相繼沉積100的鈦層、2000的鋁層和100的鈦層。按照上面實施例4中相同的方式，在這些晶片各自的表面形成樹脂膜。接著，在樹脂膜上通過硬質(zhì)掩膜(hard mask)沉積1mm直徑的環(huán)電極，其包含100厚的鈦層和5000厚的鋁層，從而提供具有MIM(金屬-絕緣體-金屬)結(jié)構(gòu)的試驗片。利用具有精密控制器(Micromanipulator)6200探針(probe)的精密電感電容電阻測定計(PRECISION LCR METER)(HP4284A)平臺在100kHz測量如此獲得的試驗片的電容。從下面的方程計算每個測試膜的介電常數(shù)，其中“d”值使用橢率計(ellipsometer)獲得k＝C×d/εo×A其中k介電常數(shù)C電容εo真空中的介電常數(shù)d低介電膜的厚度A電極的接觸面積計算的介電常數(shù)在表4中示出
表4

實施例6硬度和模量的測量使用Nanoindenter II(MIS Co.)測量上面實施例4制備的試驗片的硬度和彈性模量。對每個試驗片的樹脂膜形成凹陷，直至凹口深度達(dá)到總厚度的10％。此時，為保證可實現(xiàn)該測量，每個試驗片凹陷6點，測量平均硬度和模量。結(jié)果見表5表5

雖然已經(jīng)為了解釋的目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解不同的改進(jìn)、增加和代替是可能的，而不脫離本發(fā)明附屬權(quán)利要求所要求的范圍和實質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種硅氧烷基樹脂，其通過在有機(jī)溶劑中及，在酸或堿催化劑和水存在下，水解和縮合下面式1的具有放射結(jié)構(gòu)的硅烷基單體和選自下面式2～4中的至少一種單體來制備式1Si[(CH2)kSiY1Y2Y3]4其中k是1到10的整數(shù)；Y1、Y2和Y3獨立地為C1-C3烷基，C1-C10烷氧基或鹵素原子，條件是它們中至少有一個是可以水解的；式2 其中R1是C1-C3烷基或C6-C15芳基；X1、X2和X3獨立地為氫原子、C1-C3烷基、C1-C10烷氧基或鹵素原子，條件是它們中至少有一個是可以水解的；m是0-10的整數(shù)；以及p是3-8的整數(shù)；式3 其中R2是C1-C3烷基或C6-C15芳基；X4是氫原子或C1-C10烷氧基；Y1是氫原子、C1-C3烷基或C1-C10烷氧基；以及n是0-10的整數(shù)；式4R3SiX5X6X7其中R3是C1-C3烷基或C6-C15芳基；X5、X6和X7獨立地為氫原子、C1-C3烷基、C1-C10烷氧基或鹵素原子，條件是它們中至少有一個是可以水解的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的硅氧烷基樹脂，其中所述具有式1結(jié)構(gòu)的單體和所述選自式2～4中的單體的摩爾比為1∶99-99∶1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的硅氧烷基樹脂，其中所述催化劑為鹽酸、硝酸、苯磺酸、草酸、甲酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉、三乙胺、碳酸氫鈉和吡啶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的硅氧烷基樹脂，其中所述單體和催化劑的摩爾比為1∶0.000001-1∶10。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的硅氧烷基樹脂，其中所述單體和水的摩爾比為1∶1-1∶1000。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的硅氧烷基樹脂，其中所述水解和縮聚反應(yīng)在0～200℃的溫度下進(jìn)行0.1～100小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的硅氧烷基樹脂，其中所述有機(jī)溶劑為脂肪族烴溶劑、芳烴溶劑、酮類溶劑、醚類溶劑、乙酸酯類溶劑、醇類溶劑、酰胺類溶劑、硅類溶劑或其混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的硅氧烷基樹脂，其中所述樹脂的重均分子量為3000～300,000。
9.一種制備半導(dǎo)體的層間絕緣膜的方法，該方法包括下列步驟通過將權(quán)利要求1的硅氧烷基樹脂溶解在有機(jī)溶劑中，提供液態(tài)涂布組合物；通過用該液態(tài)涂布組合物涂布硅片，形成涂層膜；熱固化該涂層膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述硅氧烷基樹脂和成孔劑混合，使得硅氧烷基樹脂和成孔劑的重量比為99∶1-30∶70。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述成孔劑為環(huán)糊精、聚已內(nèi)酯或其衍生物。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述有機(jī)溶劑為脂肪族烴溶劑、芳烴溶劑、酮類溶劑、醚類溶劑、乙酸酯類溶劑、醇類溶劑、酰胺類溶劑、硅類溶劑或其混和物。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中固體成分的重量比率為全部組合物的5～70重量％，所述固體成分包含所述硅氧烷基樹脂和成孔劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述液態(tài)涂布組合物旋涂于硅片上。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述熱固化在150～600℃下進(jìn)行1～150分鐘。
16.一種半導(dǎo)體的層間絕緣膜，其包含權(quán)利要求1的硅氧烷基樹脂。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的半導(dǎo)體的層間絕緣薄膜，其中通過使用成孔劑形成貫穿于所述絕緣膜的微孔。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的半導(dǎo)體的層間絕緣薄膜，其中所述成孔劑為環(huán)糊精、聚己內(nèi)酯或其衍生物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有新型結(jié)構(gòu)的硅氧烷基樹脂，以及用它形成的半導(dǎo)體的層間絕緣膜。該硅氧烷基樹脂除了具有優(yōu)異的機(jī)械性能之外，還具有如此低的介電常數(shù)，以至于它們可用作半導(dǎo)體器件互連層之間的絕緣膜材料。
文檔編號H01L21/31GK1576297SQ20041006173
公開日2005年2月9日 申請日期2004年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月1日
發(fā)明者柳利烈, 宋基熔, 柳俊城, 宣鐘白 申請人:三星電子株式會社